JPH0616475B2 - 物品の製造システム及び物品の製造方法 - Google Patents

物品の製造システム及び物品の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は製造システムに関し、特に半導体の製造ライ
のシステム化に関するものである。
〔従来の技術〕
従来の半導体製造は、第２図に示すように複数の製造装
置や検査装置から構成された製造システムにより、各装
置をあらかじめ決められた製造条件で動作させて行なっ
ていた。ここで各装置はコンピュータに接続されている
こともあるが、あくまでも製造条件は人が設定するもの
であった。
次にその製造方法について説明する。第２図は従来の製
造方法を模式的に示している。図において、２は半導体
基板であるウェハで、これは製造装置１に入り、イオン
注入や酸化，拡散などの処理がなされる。ここで各処理
は一般に専用の製造装置によって行われる。また製造装
置１間のウェハの搬送が、装置１間を結ぶ搬送路で自動
的に行われる場合もあるが、基本は専用装置でウェハが
処理されることにかわりはない。この時製造装置が行う
処理の仕様はレシピー３と呼ばれる製造条件の形であら
かじめ設定されたシーケンス通りになっている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このような製造方法では、製造装置の処理がバラツキ，
予定通りの処理がウェハになされなかった場合、そのウ
ェハ上に作られる半導体チップの性能が低下してしまっ
ても、半導体チップがプロセスを終了してテストされる
まで性能低下を知ることができないという問題点があっ
た。
ところで、特開昭58−192331号公報には、半導体装置の
製造プラントにおいて、各プロセスでの温度や処理時間
等の処理条件（操作量）及び不純物濃度等の基板特性
と、闘値電圧等の半導体デバイス（製品）の特性との関
係を表す数式モデルを用い、この数式モデルのパラメー
タを、上記操作量，基板特性，製品特性について実際の
値が得られる度に更新して。上記数式モデルをより実現
象に近いモデルとし、このモデルに基づいて製品特性を
予測し、予測値と目標値との偏差自乗値が小さくなるよ
うに上記操作量，つまり各プロセスでの処理条件を設定
するようにしたプラントの制御方式が示されている。
しかしながらこの公報に示されている具体的な制御方式
は、各工程での操作誤差を最終工程で吸収するようにし
ているため、各工程で蓄積された誤差が大きい場合、最
終の１工程では、これが吸収しきれないおそれがある。
またこの制御方式は、上記パラメータの更新は最終的な
処理を経た製品の機能テストにより得られる闘値等の製
品特性に基づいて行うようにしており、つまりある物品
についてすべての処理を行った後、その処理結果からそ
の次の物品を処理する場合の処理条件を設定するように
しているため、現在処理中の物品についてその前工程で
の製造条件のばらつきをオンラインで検知し、次工程以
降でそのばらつきの影響をオンラインで修正することは
できないという欠点を有している。
この発明は上記のような従来のものの問題点を解決する
ためになされたもので、前工程での製造条件のばらつき
をオンラインで検知し、次工程以降でばらつきの影響を
オンラインで修正でき、これにより高品質の製品を歩留
りよく安定に製造することができる物品の製造システム
及び物品の製造方法を得ることを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に関る物品の製造システム及び物品の製造方法
は、例えば物品が通過して来た各工程で加工装置がどの
ような処理をし、またその処理がどの程度性格に行われ
たかを自動的に記録し、この記録データに基づいて不純
物濃度や形状等についてのプロセスシミュレーション，
デバイスシュミレーション，回路シュミレーションを行
い、その結果と従来の統計的データおよびノウハウに基
づいて、次工程以降での最適な製造条件を求め、次工程
以降での加工装置や検査装置のレシピー（処理条件を自
動的に設定するようにしたものである。
〔作用〕
この発明においては、物品が通過して来た各工程で加工
装置がどのような処理をし、その処理がどの程度正確に
行われたか等を自動的又は人によりデータ収集し、これ
を蓄積および各種シミュレーションするとにより、現在
製造中の半導体チップ等の物品に対する、次工程以降に
おける製造条件の最適値を、過去の統計的データおよび
シミュレーションによる論理予測データから求め、以後
の工程の製造条件を設定するようにしたから、現在処理
中の物品について前工程での製造条件のばらつきをオン
ラインで検知し、次工程以降でばらつきの影響をオンラ
インで修正でき、これにより高品質の製品を歩留りよく
安定に製造することができる。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第１図はこの発明の一実施例による製造システムを示
し、該製造システムのハードウェアは大きく分けて３つ
のブロックに分割できる。第１図において、１０は第１
のブロックである処理管理システムで、製造ラインおよ
び処理管理ホストＣＰＵ１４より構成されている。２０
は第２のブロックであるデータ蓄積処理システムで、こ
こでは製造に使われ製造条件やラインでの検査結果およ
び各種テスト（ＤＣパラメトリックテスト，ファンクシ
ョンナルテスト，信頼性テスト）のデータを長期間にわ
たって蓄積し、必要に応じて随時データ検索し、人が判
断し易い形式に処理する（グラフィクス処理も含む）。
３０は第３のブロックであるシミュレーションシステム
で、ここでは製造条件およびラインでの検査結果も、ま
だプロセス処理の終わっていない工程の予定の処理内容
とから、半導体チップを構成する回路及び要素素子（た
とえばＭＯＳトラジスタ）の動作並びに特性をシミュレ
ーションにより求める。
次に、各々のブロックについて詳しく説明する。まず、
処理管理システム１０について説明する。
物品の加工処理を行う複数の加工装置（以下製造装置と
もいう。）１１ａ及び上記加工処理が施された物品の検
査を行う複数の検査装置１１ｂは、装置制御ＣＰＵ１２
によってオンラインリアルタイム制御されるものや、ス
タンドアロンでラインワークステーション１３の指示に
より人が制御するものがある。また装置制御ＣＰＵ１２
及びラインワークステーション１３は処理管理ＣＰＵ１
４とオンラインで結合されている。この処理管理ＣＰＵ
１４は、ラインで処理されているロットの進歩を全て、
データベース１５に蓄積し、ライン内でのロットの処理
を効率良く進めると共に、製造装置１１ａ，検査装置１
１ｂのプロセス処理条件（レシピー）や稼動状況あるい
はプロセス処理結果の収集，蓄積も行う。処理管理ＣＰ
Ｕ１４を中心とした処理管理システム１０には、全ての
データ処理を該ＣＰＵ１４で行う集中管理方式や、装置
制御ＣＰＵ１２及びラインワークステーション１３でも
データ処理を行う分散管理方式の両者が適用できる。
次にデータ蓄積処理システム２０について説明する。
このシステム２０の基本的な機能は、上記処理管理シス
テム１０で発生する各種のデータや、外部からの各種テ
スト（ウェハテスト，ファイナルテスト，ＱＡＴ）結果
のデータを長期間データベース２２に保管し、各データ
間の相関関係の解析により、プロセスの安定化や問題点
の早期発見を行うことである、２１はデータベース２２
へのデータ蓄積や、情報の検索を行うデータ蓄積処理シ
ステム用ＣＰＵ、２２はデータベース、２３はＣＰＵ末
端のＣＲＴである。
次にシミュレーションシステム３０について説明する。
このシステム３０はシミュレーション用ＣＰＵ３１，シ
ミュレーション結果を蓄積保管するデータベース３２，
及びグラフィックＣＲＴ末端３３より構成されている。
ここでは、上記処理管理システム１０で処理されている
プロセスの流れに従って、計算機上でこれを模擬（シミ
ュレーション）するプロセスシミュレーション，プロセ
スシミュレーションの結果からＬＳＩを構成する基本素
子の電気特性をシミュレーションするデバイスシミュレ
ーション，及びデバイスシミュレーションの結果及び回
路構成情報からＬＳＩの回路動作をシミュレーションす
る回路シミュレーションを基本としたシミュレーション
を行う。シミュレーションにはこの他に構造解析や熱解
析なども含まれる。また、このシステム３０は各種シミ
ュレーション結果とデータ蓄積処理システム２０からの
統計データ等を入力データとしたＡＩ（エキスパートシ
ステムを含む）機能を有する。
このようなシミュレーションにより、ＬＳＩが完成され
るのを待たず、その動作特性を予測することが可能であ
る。
なお、上記第１〜第３のブロック１０、２０、３０は各
々単独でも機能し、また互いに連係することにより、全
体としてさらに高度の機能を発揮するものである。
次に。上記第１〜第３のブロックが全体としてどのよう
に動作するかを説明する。
ＬＳＩを製造するためのウェハプロセスの流れ（プロセ
スフロー）としてあらかじめ設定された予定プロセス
が、データベース１５に蓄積されている。ウェハ処理が
開始されると、このプロセスフローがワークステーショ
ン１３のＣＲＴに表示され、人手あるいは装置制御ＣＰ
Ｕ１２を介して製造装置１１ａ，及び検査装置１１ｂに
直接レシピーが入力される。製造装置１１ａ，及び検査
装置１１ｂはこのレシピーに従って動作する。この時に
製造装置１１ａが本当にどのような条件（プロセスデー
タ）で稼働したかを同時にモニターし、処理管理ホスト
ＣＰＵ１４を介してデータベース１５に蓄積する。ま
た、製造ラインにおいて処理結果の検査を検査装置１１
ｂで行っており、その検査データも同様に上記データベ
ース１５に蓄積する。その結果ウェハプロセスに関する
データが該データベース１５に蓄積されることになる。
次にデータベース１５のデータの内、歩留まりに関連す
るのを、通信回路（ＬＡＮを含む）によってデータ蓄積
処理システム２０に転送し、データベース２２に蓄積す
る。このシステム２０ではウェハテスト，ファイナルテ
スト，ＱＡＴなどのテスト結果も外部からオンライン収
集しぃ、データベース２２に蓄積し、上記プロセスデー
タとの間で各種データ間の相関関係の算出や各種統計解
析処理を行い、不良原因の究明や装置等の長期変動を把
握する。
そしてシミュレーションシステム３０では、まず初めに
処理管理システム１０のプロセスデータをＬＡＮで受信
し、その内容をシミュレーションし、現実のプロセスを
再現する。この時、ある１つのロットを考えると、処理
が終了した工程に関しては現実の処理データを使用し、
まだ処理されていない工程に関しては予定されている処
理データを用いる。これにより、プロセスが全て終了す
る前に、予定された処理を仕様通りに実行した場合に完
成される半導体の特性がどのようになるかは予測可能と
なる。そして、その特性が良好でなければ今後処理する
工程の製造条件を少し変えてみて、同様のシミュレーシ
ョンを行い、必要な特性が得られるプロセス条件を探索
する。本発明の製造システムではこのようなプロセスの
先まわり最適化制限ができるという大きな特徴を有して
いることがわかる。
次工程以後の最適な製造条件は、ＬＡＮを介して処理管
理ＣＰＵ１４に入りデータベース１５の中から該当工程
の製造条件が選び出され変更される。これにより該当ロ
ットに対し、自動的に最適なレシピーが設定され、高歩
留まり、高品質の半導体チップ生産できる。
最適な製造条件を決定する上で、シミュレーションによ
る決定と同時に、データ蓄積処理システム２０からの統
計的データを加えた上で、ＡＩ（エキスパートシステム
を含む）機能により総合的な判断を下すことも本システ
ムの特徴である。
このように本実施例では、処理管理システム１０におい
て、各前工程の製造装置１１ａでの処理条件、および検
出装置１１ｂにより検出されたその処理結果をデータベ
ース１５に蓄積し、データ蓄積処理システム２０では、
上記蓄積されたデータの内所要のものおよび外部からの
テスト結果データを受け、これらを解析，処理，蓄積
し、さらにシミュレーションシステム３０では、上記シ
ステム１０での処理条件およびシステム２０での処理デ
ータにより次工程以降の半導体チップの最適な処理条件
を算出し、この処理条件でもって半導体チップの処理を
行うようにしたので、前工程での製造ばらつきによる性
能低下を後工程で回復することができる。つまり各工程
での製造条件のばらつきをオンラインで検知し、次工程
以降でばらつきの影響をオンラインで修正でき、これに
より高品質の製品を歩留りよく安定に製造することがで
きる。
なお、上記実施例では、半導体製造ラインについて説明
したが、これは他の一般的な製造システムであってもよ
く、上記実施例と同様効果がある。
〔発明の効果〕
以上のようにこの発明に関る物品の製造システムおよび
物品の製造方法によれば、ロットが受けて来た処理履歴
を加工処理のモニター及びその加工処理の検査装置から
正しく把握し、それをもとに今後受けるべき処理のレシ
ピーの最適化をシミュレーション，統計データおよびＡ
Ｉ機能により自動的に行うようにしたので、前工程での
製造条件のばらつきをオンラインで検知し、次工程以降
でばらつきの影響をオンラインで修正でき、これにより
高品質の物品を歩留りよく安定に製造することができる
効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例による製造システムを説明す
るための図、第２図は従来の半導体製造システムを説明
するための図である。 １ａ，１１ａ……製造装置、１ｂ，１１ｂ……検査装
置、２……ウェハ（物品）、３……レシピー、１０……
処理管理システム、１２……装置制御ＣＰＵ、１３……
ワークステーション、１４……処理管理ホストＣＰＵ、
１５……データベース、２０……データ蓄積処理システ
ム、２１……データ蓄積処理システム用ＣＰＵ、２２…
…データベース、２３……ＣＲＴ、３０……シミュレー
ションシステム、３１……シミュレーション用ＣＰＵ、
３２……データベース、３３……ＣＲＴ。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】物品の加工処理を行う複数の加工装置，上
    記加工処理が施された物品の検査を行う検査装置および
    これらを制御するコンピュータから構成された製造ライ
    ンと、 該製造ラインの物品のプロセスフロー及び上記各装置で
    の加工処理の条件を管理する処理管理システムと、 上記加工処理についての検査結果のデータおよび加工処
    理条件の所望のデータを蓄積，データ処理するデータ蓄
    積処理システムと、 該データ蓄積処理システムによりデータ処理された処理
    データに基づいて製造プロセスおよび完成物品の動作を
    シミュレートし、その結果及び上記データ蓄積処理シス
    テムからのデータに基づいて最適製造条件を自動的に抽
    出し、これを上記処理管理システムに与えるシミュレー
    ションシステムとを備え、 前工程で物品が受けて来た処理の履歴に基づいて、後工
    程で物品が受けるべき処理の仕様を決めるようにしたこ
    とを特徴とする物品の製造システム。
  2. 【請求項２】物品を製造ライン上の複数の加工装置によ
    り製造する方法において、 物品に加工処理を施すと同時に該加工処理が施された物
    品の検査を行い、 上記加工処理についての検査結果のデータおよび加工処
    理条件の所望のデータを蓄積，データ処理し、 上記データ処理された加工処理の条件に基づいて製造プ
    ロセスおよび完成物品の動作をシミュレートし、その結
    果に基づいて最適製造条件を自動的に抽出し、これに基
    づいて上記製造ライン上の物品のプロセスフロー及び上
    記各加工装置での加工処理の条件を管理し、 前工程で物品が受けて来た処理の履歴に基づいて、後工
    程で物品が受けるべき処理の仕様を決めるようにしたこ
    とを特徴とする物品の製造方法。
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